专利名称：Plc仿真教学装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学装置，用于高等学校PLC (可编程逻辑控制 器)仿真实验，属于自动控制技术领域。
背景技术：
高校工科专业的PLC教学一般仍以书本教学为主，虽然有的已经采用 了多媒体课件来辅助教学，但是学生仍然感到内容抽象、难以掌握。尤其在 联系实际的应用性环节中，PLC教学更是困难重重，根本没有达到让学生 学以致用的目的。虽然现在已经有商业化的PLC实验台可作为实践性教学 设备，但是这种设备也存在着很大的局限性。首先，设备所提供的实验内容 往往比较固定，加上实验中每人平均使用时间很短，往往是多人一组进行实 验，学生只是负责接线看结果；另外，控制对象也很简单，很多时候是通过 指示灯的亮和灭来说明PLC输出端口的状态，很不直观，这对于机械、自 动化、化工等专业来说就没有起到有针对性的教学作用。特别是在课程设计 过程中，由于实验教学设备无法提供相应的验证手段，学生只能在纸上谈兵。 为此，需要一种新的工具或者手段，使学生能够在比较充足的条件下(每人 一机)设计和验证自己的PLC课题，从而变被动枯燥学习为积极主动的创 造性学习。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种PLC仿真教学装置，它能够设计并仿真 各种真实条件下的控制对象、控制形式和操作界面，帮助学生深刻理解PLC 的工作原理和应用方法，协助教师更好地完成教学任务。本实用新型的目的是这样来实现的， 一种PLC仿真教学装置，包括计 算机8中的主板1、数据接口卡2、数据线3、串口通讯线4、可编程逻辑控 制器5、转接板6、端子板7、直流电源9以及运行在计算机8中的虚拟仿 真软件，数据接口卡2安装在计算机8的主板1上，并通过数据线3与端子 板7连接，计算机8通过串口通讯线4与可编程逻辑控制器5连接，可编程 逻辑控制器5通过转接板6与端子板7连接，直流电源9提供系统电源。
本实用新型所述的数据接口卡2是一种基于PCI总线的PIO-D24数据 接口卡。
本实用新型所述的端子板7是DB-8125端子板。
本实用新型所述的转接板6由16个光电耦合器组成，每个光电耦合器 输入端内部为发光二极管，其正极接端子板7上的相应信号输出端口，其负 极接端子板7上的接地端口 A19，光电耦合器输出端的集电极接入可编程逻 辑控制器5输入端的相应端口，发射极接入可编程逻辑控制器5输入端的公 共端口 COM。
本实用新型公开的一种PLC仿真教学装置优点在于PLC的运行数据 通过数据接口卡输入计算机，并反映在虚拟仿真软件的人机界面上，学习者 在人机交互界面上输入的指令也可以通过数据接口卡传递给可编程逻辑控 制器，以控制其运行方式。该系统提供一个虚拟的设计环境，使学习者能够 创造性地设计各种PLC控制模型，包括接线图的设计和梯形图程序的设计。 该系统能够适应各种不同厂家和型号的PLC学习。
图1为本实用新型的系统结构图。
图2为本实用新型的端子板7和PLC之间起电压fe换作用的电路图。 图3为本实用新型的PLC输出端与端子板7之间的具体接线图。
具体实施方式
在图1中，给出了本实用新型的系统结构图，其中数据接口卡2插入 普通台式计算机8的主板1的PCI插槽中，然后通过数据线3连接到端子 板7上，将端子板7的输出端口通过自制的转接板6与可编程逻辑控制器5 (型号为三菱FX2n-16MT-001)的输入端口相连，再将端子板7的输入端 口与可编程逻辑控制器5的输出端口相连。计算机8通过串口通讯线4与可 编程逻辑控制器5连接，用来将编译好的梯形图程序通过串口下载到PLC 的存储器中，并启动PLC进入运行状态。直流电源9将220V交流电源转 换成5V直流电源输出，提供系统电源。
在图2中，给出了本实用新型的端子板7和PLC5之间起电压转换作用 的电路图。端子板7上的接线端口分为A1 A20、 B1 B20两排，输出端口 A1 A16、 A19与转接板6连接，输入端口B1 B16通过16个相同电阻R与 PLC5的输出端口 Y1 Y16以及直流电源9负极连接并接地。转接板6由16 个光电耦合器(型号P127)组成，每个光电耦合器输入端内部为发光二极 管，其正极接端子板7上的相应信号输出端口 A1 A16，其负极接端子板7 上的接地端口 A19，光电耦合器输出端的集电极接入可编程逻辑控制器5输 入端的相应端口 X1 X16，发射极接入可编程逻辑控制器5输入端的公共端 口 COM，这样可以将端子板7输出的5V信号电平转换成PLC能够识别的 12V输入电平。端子板7与数据线3连接。可编程逻辑控制器5端口L、 N 与220V交流电源连接。
在图3中，给出了本实用新型的PLC输出端与端子板7之间的具体接 线图，PLC输出端Y1-Y16分别通过相同电阻R与端子板7的输入端口 B1-B16连接，PLC输出端的公共端COM连接到直流电源9输出的5V正 极，直流电源9输出的5V负极连接端子板7的B19端口 (该端口也是端子
板7上对应的GND接地)，这样可以把PLC输出的12V电平转换成计算机 数据接口卡2能够识别的5V电平。
本实用新型所述的串口通讯线4是用来将编译好的梯形图程序通过串 口下载到PLC的存储器中，并启动PLC进入运行状态的普通串口线。
本实用新型所述的计算机8中的虚拟仿真软件是用来模拟工业过程的 控制对象和人机操作界面，并通过数据接口卡2、数据线3和端子板7发送 控制指令给PLC,同时获取PLC的运行数据并在仿真软件的界面上显示出 来。
本实用新型所述的PLC仿真教学装置的虚拟仿真软件是通过面向对象 的开发工具如VB、 Delphi等工具开发的。首先将常用的控制对象如接触器、 电机、指示灯、阀门等和常用的指令器件如按钮、开关等设计成控件，并保 存到系统的库文件中，然后将常用的输入、输出变量按照统一的格式设计成 公用变量A、 B、 C等，这些变量与各控件中的对象变量进行关联，最后按 照计算机图形学的有关原理开发可视化的设计界面。在实验教学中，学习者 首先按照要求在可视化设计界面中自由地调用所需控件，包括控制对象(接 触器、电机、阀门等)和指令电器(按钮、开关等)以及监控元件(传感器、 编码器等)，并通过合理的连线构成一完整的PLC控制系统。然后通过PLC 的编程软件进行梯形图程序的设计，编译后将程序通过串行通讯口下载到 PLC的存储器中，并启动PLC进行运行状态。此时学习者可在虚拟仿真软
件的界面中进行指令操作，并观察控制对象的执行状态。
权利要求1、一种PLC仿真教学装置，其特征在于包括计算机(8)中的主板(1)、数据接口卡(2)、数据线(3)、串口通讯线(4)、可编程逻辑控制器(5)、转接板(6)、端子板(7)、直流电源(9)以及运行在计算机(8)中的虚拟仿真软件，数据接口卡(2)安装在计算机(8)的主板(1)上，并通过数据线(3)与端子板(7)连接，计算机(8)通过串口通讯线(4)与可编程逻辑控制器(5)连接，可编程逻辑控制器(5)通过转接板(6)与端子板(7)连接，直流电源(9)提供系统电源。
2、 根据权利要求1所述的一种PLC仿真教学装置，其特征在于所述的 数据接口卡(2)是一种基于PCI总线的PIO-D24数据接口卡。
3、 根据权利要求1所述的一种PLC仿真教学装置，其特征在于所述的 端子板(7)是DB-8125端子板。
4、 根据权利要求1所述的一种PLC仿真教学装置，其特征在于所述的 转接板(6)由16个光电耦合器组成，每个光电耦合器输入端内部为发光二 极管，其正极接端子板(7)上的相应信号输出端口，其负极接端子板(7) 上的A19端口，光电耦合器输出端的集电极接入可编程逻辑控制器(5)输 入端的相应端口，发射极接入可编程逻辑控制器(5)输入端的公共端口 COM。
专利摘要一种PLC仿真教学装置，用于高等学校PLC(可编程逻辑控制器)仿真实验。包括计算机中的主板、数据接口卡、数据线、串口通讯线、可编程逻辑控制器、转接板、端子板、直流电源以及运行在计算机中的虚拟仿真软件，数据接口卡安装在计算机的主板上，并通过数据线与端子板连接，计算机通过串口通讯线与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器通过转接板与端子板连接，直流电源提供系统电源。优点PLC的运行数据通过数据接口卡输入计算机，并反映在虚拟仿真软件的人机界面上，学习者在人机交互界面上输入的指令也可以通过数据接口卡传递给可编程逻辑控制器，以控制其运行方式。该系统提供一个虚拟的设计环境，使学习者能够创造性地设计各种PLC控制模型，包括接线图的设计和梯形图程序的设计。该系统能够适应各种不同厂家和型号的PLC学习。
文档编号G09B25/02GK201069618SQ200720039039
公开日2008年6月4日 申请日期2007年7月4日 优先权日2007年7月4日
发明者周自强 申请人:常熟理工学院